Elektronbevegelsesanalyse i nanoskala ved bruk av avanserte lyspulser

Publisert av Platon

Følgere: 0

Elektronbevegelsesanalyse på nanoskala ved bruk av avanserte lyspulser

av Robert Schreiber

Oldenburg, Tyskland (SPX) 10. januar 2024

Forskere fra Sverige og Tyskland, inkludert Dr. Jan Vogelsang fra Universitetet i Oldenburg, har gjort betydelige fremskritt i studiet av ultrarask elektrondynamikk. Arbeidet deres, som sporet bevegelsen til elektroner på overflaten av sinkoksydkrystaller med enestående romlig og tidsmessig oppløsning, markerer et bemerkelsesverdig fremskritt på feltet.

Denne undersøkelsen, en del av det raskt utviklende domenet for ultrarask elektrondynamikk, brukte laserpulser for å observere elektronbevegelse i nanomaterialer. Teamets eksperimenter, beskrevet i vitenskapstidsskriftet Advanced Physics Research, viser potensialet til deres tilnærming til å forstå elektronadferd i applikasjoner som spenner fra nanomaterialer til nye solcelleteknologier.

Sentralt i suksessen deres var den innovative kombinasjonen av fotoemisjonselektronmikroskopi (PEEM) og attosecond-fysikkteknologi. PEEM, en teknikk som brukes for å undersøke materialoverflater, ble sammenkoblet med ekstremt kortvarige lyspulser, i likhet med å bruke en høyhastighetsblits i fotografering, for å begeistre og deretter spore elektroner. "Prosessen er mye som en blits som fanger en rask bevegelse i fotografering," belyste Dr. Vogelsang.

En av hovedutfordringene på dette feltet har vært å oppnå den nødvendige tidspresisjonen for å observere disse utrolig raske elektronbevegelsene. Elektroner, betydelig mindre og raskere enn atomkjerner, krever eksepsjonelt raske måleteknikker. Integreringen av PEEM med attosekundmikroskopi, uten å ofre romlig eller tidsmessig oppløsning, var en sentral prestasjon. Dr. Vogelsang uttrykte teamets gjennombrudd: "Vi har nå endelig nådd det punktet hvor vi kan bruke attosekundpulser til å undersøke i detalj samspillet mellom lys og materie på atomnivå og i nanostrukturer."

Teamets eksperimentelle tilnærming hadde stor nytte av en kraftig lyskilde som var i stand til å generere 200,000 XNUMX attosekunder i sekundet. Denne frekvensen muliggjorde frigjøring av individuelle elektroner fra krystalloverflaten, noe som muliggjorde en uforstyrret studie av deres oppførsel. "Jo flere pulser per sekund du genererer, jo lettere er det å trekke ut et lite målesignal fra et datasett," bemerket Dr. Vogelsang, og understreket viktigheten av denne teknologiske evnen.

Forskningen ble utført ved Lunds universitets laboratorium i Sverige, ledet av professor Dr. Anne L’Huillier, en anerkjent fysiker og en av de tre nobelprisvinnerne i fysikk fra året før. Lunds universitets laboratorium er blant de få i verden som er utstyrt for slike avanserte eksperimenter.

Dr. Vogelsang, som tidligere jobbet som postdoktor ved Lunds universitet, etablerer for tiden et tilsvarende laboratorium ved Universitetet i Oldenburg. Samarbeidet mellom disse to institusjonene skal fortsette, med planer om å utforske elektronadferd i ulike materialer og nanostrukturer.

Siden 2022 har Dr. Vogelsang ledet forskningsgruppen Attosecond Microscopy ved Universitetet i Oldenburg, støttet av den tyske forskningsstiftelsens Emmy Noether-program. Dette initiativet gjenspeiler Tysklands forpliktelse til å fremme banebrytende vitenskapelig forskning.

Forskningsrapport:Tidsløst fotoemisjonselektronmikroskopi på en ZnO-overflate ved bruk av et ekstremt ultrafiolett attosekund-pulspar

Relaterte linker

University of Oldenburg

Stjernekjemi, universet og alt i det